谈石油钻井工艺技术措施

摘要：中国大陆多个油田经过30年以上的开采，均先后进入后期开发阶段。为此，文章对石油钻井技术进行讨论，归纳了直井钻孔的工艺、水平钻孔工艺、定向井钻井工艺等方面的经验和技术措施，并着重分析石油钻井工艺优化对中国石油开发今后继续深化发展的意义。

关键词：石油钻井工艺技术；工艺技术；施工

引言

对石油后期的开采和剩余石油资源的有效利用，需要采用节能降耗的措施，这种情况显著增加了石油开发施工的难度，但也是优化石油钻井工艺技术的关键契机，利用最新的工艺技术，是提高钻井施工质量的良好保障，也是继续深化石油开发的有效途径。在石油开发项目中如何优化石油钻井工艺技术措施，是目前各石油开采企业需要解决的主要问题。

1直井钻孔的工艺技术

防斜打直技术是为保障钻探出垂直的钻孔井眼轨迹而存在的，在直井钻孔中，其关键就在于防斜打直技术的应用，严格根据地质勘察结果以及钻进施工要求，控制井筒的井斜角和方位角，并根据垂直的井眼轨迹，逐步确认钻孔施工是否达到其高质量的标准。合理使用钻孔液，可有效降低钻孔施工过程中意外故障发生的几率，始终让井眼轨迹保持垂直的状态。井下工具的安装出现了问题，首先考虑直井钻孔施工是否出现了打斜的情况，这一现象的出现会严重影响到整个油井的开发；其次，抽油杆的结构也会受到抽油杆倾斜的影响，若倾斜严重还会致使井下探测的数据不够准确，数据误差过大会给油井设计开发的方案与预估情况产生偏差，并造成不必要的损失，而导致直井钻孔井斜的原因是多方位的，地质发生变化、岩石的属性发生变化等外界因素都可能是导致井斜的原因，而钻头的钻进、下部钻具发生弯曲都会加剧斜角过大影响钻井质量，如果钻孔施工过程中防斜措施做得不够充足，也会导致井眼轨迹不合符设计标准，从而阻碍了石油井生产的进度。利用钟摆钻具将防斜措施进行优化，加强对井眼轨迹垂直控制的同时也要注重直井钻孔施工的质量，实现完美钻孔施工的效果。

2水平钻孔工艺技术

在定向钻孔工艺中，有一种较为特殊的钻孔工艺为水平钻孔工艺，为了替钻探水平钻孔在施工的过程中的不同部分提供技术支持，总体来说共分为四个部分：垂直井眼、倾斜井眼、稳定倾斜井眼、水平井眼部分，有效利用钻探工具组合对不同的钻孔部分的斜率和方位角进行优化，定向钻孔中的水平钻孔工艺能够很好地实现这一部分的施工工作。通过对井下钻井工具的远程控制和管理，利用计算机和网络技术的集成实施到钻井施工工作中，从而实现应用自动化的钻井措施，并制定相应的钻探储层方案以及合理规划轨迹路线，结合工程质地导向的钻井和测井的技术措施，进而达成水平孔在一定程度上满足更高的质量标准[2]。现阶段，“喷管式”水平钻孔工具与旋转钻进钻孔工具是常有的两种水平钻孔工具，其中“喷管式”钻孔工具主要有冲孔段、喷管液缸段、控制段、循环阀、过滤器以及锚定器组合而成，主要采用高压喷射技术，在地层进行水平通道钻设中利用高压管柱以及高压泵组完成；旋转钻进钻孔工具是用液压进行控制的组合式遥控作业工具，具有可伸长磨铣钻头以及金刚石钻头两套钻具组合，第一套可伸长磨铣钻头可将套管开凿出小孔，而第二套安装可伸长柔性钻杆的金刚石钻头，由两套钻孔工具进行组合，主要用于地层水平钻孔，此水平钻孔组合可完成一趟多条水平通道，通过马达部分、控制部分以及磨铣部分提高水平钻孔效率，实现石油钻井效率，完成水平钻孔工艺规范化使用。对水平钻井经验和教训的总结，可以发现加强水平井的建设质量能够更好地对直井钻探进行控制，减少了在油田开发过程中不必要的资源浪费并为后期的石油开采奠定了基础，是提高生产质量的关键。根据各项数据的反馈来看，我国石油的资源和油田数量在逐渐减少，且恶劣条件下的石油开采、生产越来越常见，不平衡钻井技术的采用，能够在最大程度上降低钻井成本的投入同时也对水平钻井不同阶段的施工质量给予保障，有效规避卡钻等事故现象的发生，缩短了钻孔的周期，从而促进石油钻探工作的顺利进行。

3平衡钻井施工中的井控技术

在现阶段国内石油产业而言，平衡钻井施工得到石油开采人员广泛使用，随着平衡钻井工艺使用频率增长，极大地促进了我国平衡钻井的井控技术的发展。在实施压井作业的过程中，难免会有井喷事故现象的发生，主要原因是由于井筒中液柱的压力明显大于储层流体的压力值，所以为了有效避免此现象的发生，在平衡钻井施工的过程中要注意对钻井液的使用，并控制钻井液的使用量，规避其使用量过多导致其他事故的发生，在选用井钻液时，应结合井筒不同实际情况合理选择，随着氮气钻井液的出现，空气钻井液因氧气易产生化学反应及易燃烧的特效而被提取代，一般选择氮气等不易燃烧的气体，以此避免钻井着火事故地产生，在进行井钻液选择时，应以钻井资料中显示的最高地层压力系数或工作人员实测压力数据为基准，对地层空孔隙压力、油气水层的埋藏深度、井控装置以及钻井液类型考虑。以钻机施工的设计规范作为制定防止井喷事故预防措施的参考依据，并在钻井施工的准备阶段，备好钻井液和压井液，使其一旦发生井喷事故，可以在第一时间采取应急措施并解决事故，及时启动井控装置以及封井器的关井处理工作，促进石油钻孔施工效率提升的同时也降低其施工成本，在一定程度上避免了井喷事故的发生给石油钻探施工带来的损害。

4欠平衡钻井施工中的井控技术

需主动预防石油钻井施工中安全事故，改善井筒内液柱压力，一般在生产中可选择欠平衡钻井工艺；生产期间要注意保持理想的欠平衡钻井条件，这是实现安全生产的关键。为了有效提升欠平衡钻井的施工效率，利用气体钻井、泡沫钻井来实现对井控技术措施的优化，确保欠平衡钻井施工的顺利实施以及避免施工过程中事故的发生。例如：气体钻井包括氮气钻井技术、天然气钻井技术，氮气钻井技术，而氮气能够作为钻井液或钻井液组成成分在欠平衡钻井中存在，相较于空气而言，氮气不易于灼烧，可在一定程度内降低井内着火事故出现概率；泡沫钻井技术是以泡沫作为钻井内循环流体，泡沫流体一般为气液混合构成的乳化液，其具备漏失量小、油气层损害小、静液柱压力低以及携屑能力强的特点，适用于低压、易漏、水敏性底层钻井。除此之外，欠平衡压力钻进技术必须与完全成熟的井控技术、设备互相结合才能保证石油钻井施工工作安全地进行，最大程度发挥欠平衡钻井施工中井控技术的优势。欠平衡钻井技术经几十年的发展，人们对其逐渐熟悉与重视，早期人们认识到欠平衡钻井能够在一定程度内提高硬地层的机械钻井水平，减少井漏以及防止压差卡钻的优势，经过钻井技术不断完善，欠平衡钻井还能够减少地层损害、提高产量且能及时发现油气井地层等众多优点，除此之外，欠平衡钻井技术能够提高钻井的机械钻速、提升钻头使用寿命、减少井眼循环漏失等优势，经国外实例表明，欠平衡钻井技术产量为常规钻井方法的10倍左右，并且有利于环境保护以及降低作业费用，因此对于欠平衡钻井技术可大力推广。为确保欠平衡钻井技术能够在不同情况下起到同样优势作用，应在确保石油开发安全的基础上，控制循环内钻井液密度，控制钻井液在井筒内形成的静液液柱压力低于地层空隙压力，此时实施欠平衡钻井技术能够发挥其优势。在欠平衡钻井施工的过程中，对于钻井口的压力控制十分重要，使其能够承受上部地层和下部井段共同产生的抗内压力，根据自身结构特征保持欠平衡钻井井段地层的稳定性，并做好对欠平衡钻井井段防塌陷和液体流动层位的保护工作。与常规的钻井工艺相比，欠平衡钻井具有较高的经济性价比，根据我国各项研究和应用的数据来看，这项技术虽然在某些部分存在着不足，但有着非常好的发展前景和应用空间，对我国未来石油工业方面的开发工作有着一定的辅助作用。

5定向井钻井工艺技术

为了可以满足企业对后期油田开发方面的节能降耗技术的要求，降低对剩余油田开采时石油钻探施工工作的成本投入，采用定向井钻井工艺技术是最为妥善的手段。定向钻井工艺技术能够有效避免油田环境中的一些特殊因素，确保对石油资源的充分利用，使其开采流程更加安全，减少钻井数量，最大程度上节约了人力和物力资源[3]。在进行油田开发时，常因油田所处地面不利于钻井作业施工的环境下，或是在钻井安装时具有较大困难时，可采用定向井钻井技术，例如英国的北海油田，我国的长庆、胜利、大港以及塔里木油田，以上油田皆因地面受限而选用钻定向井，如长庆油田钻定向井的原因主要为地处黄土高原，千沟万壑，钻定向井以更好地实现油田开采工作。除此之外，定向井钻井技术还具有海上生产集输需要的作用，例如我国南海定向井。除因地面限制、海上运输等作用外，定向井还可作为救援井存在，主要为抢救某一口井的着火、井喷而设计的定向井。例如：我国新疆柯3井井喷失控着火，但因我国定向救援井技术不完善未能及时控制。几年后由美国人钻设定向救援井予以处置。而我国自行设计并施工完成了中原油田濮2-151井、胜利油田永59井、青海油田南2-1井，并成功控制了井喷失控事故。定向井还具有多目标井、绕障井、立槽斜井及多底井，多目标井为钻达多个目的层面而设计施工的定向井，绕障井是为绕过地下某种障碍而设计施工的定向井，立槽斜井采用斜直钻机施工，从井口开始倾斜的定向井。

6结语

综上所述，根据石油开发的实际施工情况，才能合理的优化石油钻井工艺技术，在确保提升石油钻探质量的同时也要保证钻井性能进一步的完善。通过对定向井钻井工艺、平衡钻井施工中的井控技术以及欠平衡钻井施工中的井控技术的应用，不仅可以减少钻井施工成本的投入也可缩短钻孔施工周期，提高施工效率，尽可能的满足石油开发中的需求，确保石油勘探工作的顺利进行。

参考文献：

[1]蔡孟哲.实施石油钻井工艺技术方案及优化措施分析[J].化工管理，2020(12):114-115.

[2]杨春堂.石油钻井工艺技术措施分析[J].居舍，2020(06):56.

[3]许丰平，刘宝军.石油钻井井控工艺技术措施探讨[J].云南化工，2018,45(03):129.

作者：谭橙 单位：长江大学